Vad är en temperaturgradient?
En temperaturgradient är den gradvisa variansen i temperaturen med avstånd. Gradientens lutning är konsekvent inom ett material. En lutning upprättas när som helst två material vid olika temperaturer är i fysisk kontakt med varandra. Enheter av mått på temperaturgradienter är grader per enhetsavstånd, såsom ° F per tum eller ° C per meter.
Många temperaturgradienter finns naturligt, medan andra skapas. Den största temperaturgradienten på jorden är själva jorden. Temperaturen på jordens kärna uppskattas till cirka 5 000 ° C); Det är 6 650 ° F (3 700 ° C) vid gränsen mellan kärnan och manteln, medan jordstemperaturen är cirka 93 ° C). Varje skikt har en temperaturgradient i en annan lutning, beroende på skiktets värmeledningsförmåga.
ingen temperaturgradient finns mellan jorden och solen eftersom det inte finns en atmosfär mellan dem. Värmekapacitet är förmågan för enMaterial för att hålla värmen. Ett vakuum har noll värmekapacitet.
konvektion förstör en termisk gradient. Vid värme en kruka med sås blir vätskan närmast brännaren den hetaste. När den omrörs blandas den heta vätskan med svalare vätska, värmen blir jämnt fördelad och temperaturgradienten upphävs.
Om den inte stirras, kommer konvektiv värmeöverföring att få varm vätska att stiga och kyla faller, och viss cirkulation kommer att inträffa, även om den inte kommer att vara lika effektiv som aktiv omrörning. Med tiden kommer ledningskrafterna som överför värme från botten att etablera jämvikt med de konvektiva krafterna som får vattnet att cirkulera. Om värmekällan är låg kommer cirkulationen att vara långsam, en brant temperaturgradient kan existera och såsen kan brännas på botten. Om värmen är hög kommer såsen att koka, värmeöverföring med konvektion kommer att vara hög och temperaturgradienten will vara nära noll.
isolering används för att fördröja värmeöverföring genom att sätta material med låg värmeledningsförmåga bredvid värmekällan. Isoleringen hjälper till att upprätthålla den termiska gradienten mellan det isolerade objektet och omgivningsförhållandena. Kaffe kommer att förbli varmare i en skumkopp än i en aluminiumkopp eftersom skummet leder värme mindre lätt. På samma sätt kan kaffedrinkaren bränna några fingrar som plockar upp aluminiumkoppen eftersom den termiska gradienten är nära noll och temperaturen på utsidan av koppen är nästan densamma som insidan av koppen.
För att vara stabil måste en termisk gradient ha en konstant värmekälla och en tillgänglig kylfläns. Att upprätthålla konstant lutningar är sällan viktigt, utom när man genomför kemiska reaktioner. Många industriella processer kräver noggrann värmekontroll. Den levande cellen måste också upprätthålla noggranna värmekontroller för optimal prestanda. Medan forskare förstår hur människokroppen som helhet upprätthåller en temperaturgradient mellan denS kärna och omvärlden är alternativen som är tillgängliga för enskilda celler mindre tydliga.